KR20130032377A - Aqueous solution capable of absorbing and collecting carbon dioxide in exhaust gas with high efficiency - Google Patents

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Abstract

본 발명에 개시되어 있는 것은, 이산화탄소를 포함하는 가스로부터 이산화탄소를 흡수 및 회수하기 위한 수용액으로서, 화학식 1로 표시되는 제2급 아민 화합물 50 내지 70 중량% 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용액, 및 해당 수용액을 이용한 이산화탄소의 흡수 및 회수 방법이다.
<화학식 1>

Figure pct00006

(식 중, R은 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타냄)Disclosed herein is an aqueous solution for absorbing and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, the aqueous solution comprising 50 to 70% by weight of a secondary amine compound represented by the formula (1) and a surfactant , And a carbon dioxide absorption and recovery method using the aqueous solution.
&Lt; Formula 1 >
Figure pct00006

(Wherein R represents a linear or branched alkyl group having 3 to 5 carbon atoms)

Description

배기 가스 중의 이산화탄소를 효율적으로 흡수 및 회수하는 수용액 {AQUEOUS SOLUTION CAPABLE OF ABSORBING AND COLLECTING CARBON DIOXIDE IN EXHAUST GAS WITH HIGH EFFICIENCY}Aqueous solution that efficiently absorbs and recovers carbon dioxide in exhaust gas {AQUEOUS SOLUTION CAPABLE OF ABSORBING AND COLLECTING CARBON DIOXIDE IN EXHAUST GAS WITH HIGH EFFICIENCY}

본 발명은 가스 중에 포함되는 이산화탄소(CO2)를 흡수 및 회수하기 위한 수용액에 관한 것이다. 또한, 해당 수용액을 사용한 이산화탄소의 흡수 및 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous solution for absorbing and recovering carbon dioxide (CO 2 ) contained in the gas. The present invention also relates to a method for absorbing and recovering carbon dioxide using the aqueous solution.

최근 지구 온난화에 기인한다고 여겨지는 기후 변동이나 재해의 빈발이 농업 생산, 주거 환경, 에너지 소비 등에 막대한 영향을 미치고 있다. 이 지구 온난화는 인간의 활동이 활발해짐에 따라 증대되는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 프레온 등의 온실 효과 가스가 대기 중에 증대되기 때문이라고 여겨지고 있다. 그 온실 효과 가스 중에서 가장 주요한 것으로서 대기 중의 이산화탄소를 들 수 있으며, 그 방출량의 삭감에 대한 대책이 긴급히 필요해지고 있다.Recently, climate fluctuations and disasters, which are thought to be caused by global warming, have an enormous impact on agricultural production, residential environment and energy consumption. This global warming is believed to be due to the increase in greenhouse gases, such as carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and freon, which increase as human activities become more active. Carbon dioxide in the atmosphere is the most important of the greenhouse gases, and measures for reducing the amount of emission are urgently needed.

이산화탄소의 발생원으로는 석탄, 중유, 천연 가스 등을 연료로 하는 화력 발전소, 제조소의 보일러, 시멘트 공장의 킬른, 코크스로 산화철을 환원하는 제철소의 용광로, 그리고 가솔린, 중유, 경유 등을 연료로 하는 자동차, 선박, 항공기 등의 수송 기기 등이 있다. 이들 중에서 수송 기기를 제외한 것에 대해서는 고정적인 설비로서, 이산화탄소의 방출을 삭감하는 대책을 실시하기 쉬운 설비로서 기대되고 있다.Sources of carbon dioxide are coal-fired power plants that use coal, heavy oil, and natural gas as fuels, boilers in manufacturing plants, kilns in cement plants, furnaces in steel mills that reduce iron oxides from coke, and cars using gasoline, heavy oil, and diesel. And transportation equipment such as ships and aircrafts. Among these, except for a transportation device, it is expected to be a stationary facility and a facility which is easy to implement measures to reduce the emission of carbon dioxide.

배기 가스 중 이산화탄소를 회수하는 방법으로는 지금까지도 몇가지 방법이 알려져 있다. 그리고 또한 현재에도 넓고 다양한 방법이 연구되고 있다.Several methods are known to recover carbon dioxide in exhaust gas. And now a wide variety of methods are being studied.

예를 들면, 이산화탄소를 포함하는 가스를 흡수탑 내에서 알칸올아민 수용액과 접촉시켜 이산화탄소를 흡수시키는 방법이 잘 알려져 있다. 여기서 알칸올아민으로는 모노에탄올아민(이하, MEA라 나타내는 경우도 있음), 디에탄올아민(DEA), 트리에탄올아민(TEA), 메틸디에탄올아민(MDEA), 디이소프로판올아민(DIPA), 디글리콜아민(DGA) 등이 알려져 있지만, 통상 MEA가 이용되고 있다.For example, a method of absorbing carbon dioxide by contacting a gas containing carbon dioxide with an aqueous solution of alkanolamine in an absorption tower is well known. The alkanolamines here include monoethanolamine (hereinafter sometimes referred to as MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), methyldiethanolamine (MDEA), diisopropanolamine (DIPA), diglycol Amines (DGA) and the like are known, but MEA is usually used.

그러나, 이들 알칸올아민의 수용액을 흡수액으로서 이용한 경우, 장치 재질의 부식성이 높기 때문에, 장치에 고가의 내식강을 이용할 필요가 있거나, 흡수액 중의 아민 농도를 낮출 필요가 있다. 또한, 흡수한 이산화탄소를 탈리하기 어렵기 때문에, 탈리의 온도를 120℃의 높은 온도로 가열하여 탈리 및 회수할 필요가 있고, 이는 이산화탄소와 아민과의 반응열이 예를 들면 MEA의 경우 80 kJ/molCO2로 높고, 이것에 기인하여 이산화탄소를 탈리하는 것에도 높은 에너지를 필요로 한다. 예를 들면, 이 방법을 이용하여 발전소에서 이산화탄소를 회수하기 위해서는, 발전량의 약 20%에 달하는 여분의 에너지가 필요하게 된다. 이산화탄소 발생의 삭감, 에너지 절약 및 자원 절약이 요구되는 시대에서는, 이 고에너지 소비는 이산화탄소 흡수 및 회수 설비의 실용화를 저지하는 큰 요인이 되고 있어 저에너지로의 이산화탄소의 회수 기술이 요구되고 있다.However, when the aqueous solution of these alkanolamines is used as the absorbent liquid, since the corrosiveness of the device material is high, it is necessary to use expensive corrosion resistant steel for the device or to lower the amine concentration in the absorbent liquid. In addition, since it is difficult to desorb the absorbed carbon dioxide, it is necessary to heat the temperature of the desorption to a high temperature of 120 ° C. so that desorption and recovery are performed. It is high as 2 , and high energy is necessary for desorbing carbon dioxide due to this. For example, in order to recover carbon dioxide from a power plant using this method, about 20% of the amount of power generated requires extra energy. In an era in which reduction of carbon dioxide generation, energy saving, and resource saving are required, this high energy consumption is a major factor preventing the practical use of carbon dioxide absorption and recovery facilities, and a technology for recovering carbon dioxide at low energy is required.

예를 들면, 특허문헌 1에는 아미노기 주변에 알킬기 등의 입체 장해가 있는 이른바 힌더드 아민의 수용액과 대기압하의 연소 배기 가스를 접촉시켜, 해당 수용액에 이산화탄소를 흡수시키는 것에 의한 연료 배기 가스 중 이산화탄소의 제거 방법이 기재되어 있다.For example, Patent Document 1 discloses removal of carbon dioxide in fuel exhaust gas by contacting an aqueous solution of a so-called hindered amine having steric hindrance, such as an alkyl group, around an amino group with a combustion exhaust gas under atmospheric pressure, and absorbing carbon dioxide in the aqueous solution. The method is described.

해당 특허문헌 1에는 힌더드 아민으로서 2-메틸아미노에탄올(이하, MAE라 나타내는 경우도 있음) 및 2-에틸아미노에탄올(이하, EAE라 나타내는 경우도 있음)의 실시예가 기재되어 있고, MAE 및 EAE 30 중량%의 수용액이 실시예에서 사용되고 있다. 실시예는 없지만 다른 힌더드 아민으로서 2-이소프로필아미노에탄올(이하, IPAE라 나타내는 경우도 있음) 등의 아민이 기재되어 있다.Patent Document 1 describes examples of 2-methylaminoethanol (hereinafter sometimes referred to as MAE) and 2-ethylaminoethanol (hereinafter sometimes referred to as EAE) as hindered amines. MAE and EAE 30% by weight of an aqueous solution is used in the examples. Although there is no example, amines, such as 2-isopropylamino ethanol (henceforth IPAE) may be described as another hindered amine.

특허문헌 2에는 동일하게 힌더드 아민인 2-이소프로필아미노에탄올(IPAE)만을 포함하는 흡수액이 기재되어 있고, 높은 흡수 성능과 탈리 성능을 특징으로서 들 수 있지만, 비교예 1 및 2에 나타낸 바와 같이 이산화탄소의 회수를 보다 효율적으로 하기 위해 농도를 60 중량%까지 높이면 흡수 속도의 저하 및 탈리량의 저하가 커서 힌더드 아민의 특성을 살릴 수 없어 흡수액의 성능이 저하된다는 결과가 기재되어 있다.Patent Literature 2 likewise describes an absorbent liquid containing only 2-isopropylaminoethanol (IPAE), which is a hindered amine, and is characterized by high absorption performance and desorption performance, but as shown in Comparative Examples 1 and 2, It is described that increasing the concentration to 60% by weight in order to recover the carbon dioxide more effectively results in a decrease in the absorption rate and a decrease in the desorption amount, so that the properties of the hindered amine cannot be utilized and the performance of the absorbent liquid is lowered.

이산화탄소 흡수액의 유효 성분인 아민 성분은, 통상 몰 농도로 보아 3 내지 5 mol/L, 중량 농도로 35 내지 50%가 대부분의 실시예로 나타나 있어 고농도에서의 사용은 전체의 성능을 낮추는 것이 알려져 있다. 이 원인으로는 아민 성분의 흡수액 내의 농도가 높으면, 흡수액의 점도가 상승하여 특히 흡수 속도 성능의 저하가 있는 것, 점도의 향상에 의해 전열 성능이 저하되는 것 등이 생각된다.As for the amine component which is an active ingredient of a carbon dioxide absorption liquid, 3-5 mol / L and 35-50% by weight concentration are shown by most Examples, and it is known that use at high concentration reduces the overall performance. . As a cause, when the density | concentration in the absorbent liquid of an amine component is high, the viscosity of an absorbent liquid rises, especially the fall of absorption speed performance is considered, the heat transfer performance falls by the viscosity improvement, etc. are considered.

한편, 흡수액 중의 아민 농도의 향상에 의해 흡수 공정 및 방산 공정의 1 사이클에서의 이산화탄소의 회수량이 증가하기 때문에, 고농도화가 가능해지면 단위 중량당 회수 에너지를 저하시키는 효과를 가져오는 이점이 있다.On the other hand, since the recovery amount of carbon dioxide in one cycle of the absorption step and the dissipation step is increased by the improvement of the amine concentration in the absorbent liquid, when the high concentration can be achieved, there is an advantage of reducing the recovery energy per unit weight.

또한, 특허문헌 3에는 탄산 가스를 마이크로버블화에 의해 회수하여 해저 또는 땅속에 저류하는 경우, 계면활성제를 혼입시켜 마이크로버블끼리의 결합을 막고 마이크로버블의 존재 수명을 연장시킬 수 있을 것으로 기재되어 있지만, 계면활성제의 효과는 본 발명과 같은 알칸올아민 수용액에서의 적용과는 목적 및 효과도 다른 것이다.In addition, Patent Document 3 discloses that when carbonic acid gas is recovered by microbubble and stored in the seabed or in the ground, a surfactant may be mixed to prevent the microbubbles from being bonded to each other and to extend the life of the microbubbles. , The effect of the surfactant is also different from the application and the effect in the alkanolamine aqueous solution like the present invention.

일본 특허 2871334호 공보Japanese Patent No. 2871334 일본 특허 공개 제2009-6275호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-6275 일본 특허 공개 제2004-50167호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2004-50167

이상의 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명은 가스 중 이산화탄소의 흡수를 고효율로 행할 수 있을 뿐 아니라, 이산화탄소를 흡수한 수용액으로부터의 이산화탄소의 탈리도 고효율로 행할 수 있고, 낮은 에너지 소비량으로 고순도의 이산화탄소를 회수할 수 있는 수용액을 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는, 종래보다 우수한 성능을 갖는 흡수액으로서 힌더드 아민을 고농도로 포함하는 수용액의 사용에 의해, 단위량당 이산화탄소 흡수량 및 탈리량이 크고, 또한 이산화탄소 탈리에 필요한 에너지가 낮기 때문에, 효율적으로 이산화탄소를 흡수 또한 탈리하여 고순도의 이산화탄소를 회수할 수 있는 수용액을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above problems of the prior art, the present invention can not only absorb carbon dioxide in gas with high efficiency, but also can remove carbon dioxide from an aqueous solution that absorbs carbon dioxide with high efficiency, and can provide high purity carbon dioxide with low energy consumption. It is an object of the present invention to provide an aqueous solution which can recover. Specifically, by using an aqueous solution containing a high concentration of hindered amine as an absorbent liquid having better performance than the conventional one, carbon dioxide absorption and desorption amount per unit amount are large, and energy required for carbon dioxide desorption is low, thus efficiently absorbing carbon dioxide. It is also an object of the present invention to provide an aqueous solution capable of recovering high purity carbon dioxide by desorption.

본 발명자들은 흡수시의 효율을 향상시키기 위해, 힌더드 아민형의 각종 알칸올아민을 고농도로 포함하는 흡수액으로 이산화탄소의 흡수 공정을 실시하고, 각 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈리하고, 이산화탄소를 회수하는 흡수액에 대해서 예의 연구하였다.In order to improve the efficiency at the time of absorption, the present inventors carried out the absorption process of carbon dioxide with an absorbent liquid containing a high concentration of various alkanolamines of the hindered amine type, and desorbs carbon dioxide from each absorbent liquid and recovers the carbon dioxide. The study was intensive.

그 결과, 이산화탄소를 포함하는 배기 가스에 대하여 힌더드 아민인 N-알킬알칸올아민 50 내지 70 중량%와 소량의 계면활성제를 포함하는 흡수액을 이용한 경우에, 흡수 공정 후에 계속해서 탈리 공정을 실시함으로써, 이산화탄소의 높은 흡수량 및 흡수 속도가 달성됨과 동시에, 단위 흡수액량당 흡수 및 탈리의 1 사이클에서의 회수량을 크게 향상시키는 것이 가능해졌다. 결과적으로 이산화탄소를 분리 회수하는 에너지를 감소시킬 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result, when an absorbent liquid containing 50 to 70% by weight of N-alkylalkanolamine which is a hindered amine and a small amount of surfactant is used with respect to the exhaust gas containing carbon dioxide, the desorption process is continued after the absorption process. In addition, the high absorption amount and absorption rate of carbon dioxide are achieved, and it is possible to greatly improve the recovery amount in one cycle of absorption and desorption per unit absorption liquid amount. As a result, it has been found that the energy for separating and recovering carbon dioxide can be reduced, and the present invention has been completed.

일반적으로는 힌더드 아민의 대부분은 아미노기에 부피가 큰 알킬기가 치환된 구조를 갖고 있기 때문에 그의 친수성은 낮고 고농도화하여 사용하는 경우, 점도의 향상에 의해 흡수량, 흡수 속도가 저하되는 등의 문제가 제기되어 왔다.In general, since most of the hindered amines have a structure in which a bulky alkyl group is substituted with an amino group, its hydrophilicity is low and when used at a high concentration, problems such as decrease in absorption amount and absorption rate due to improvement of viscosity Has been raised.

그러나, 고농도 수용액의 각종 물성과 흡수 성능의 관련을 예의 검토한 결과, 흡수액의 표면장력과 흡수액 성능에 관련이 있어, 계면활성제를 첨가한 흡수액에서는 계면활성제의 첨가에 의해 흡수액의 표면장력이 저하되고, 그 결과 고농도의 흡수액에 있어서도 흡수 속도의 저하를 막을 수 있는 것을 발견하였다. 다양한 계면활성제의 첨가와 흡수 성능과의 관련을 측정한 결과, 종래보다도 고농도 영역에서의 흡수 속도의 저하를 억제하기 위해서는, 흡수액의 상온(25℃)에서의 표면장력을 30 mN/m 이하로 할 필요가 있다는 결과를 발견하였다.However, as a result of intensive examination of the relationship between the various physical properties and the absorption performance of the high concentration aqueous solution, the surface tension of the absorbent liquid and the absorbent liquid performance are related. In the absorbent liquid to which the surfactant is added, the surface tension of the absorbent liquid is lowered by the addition of the surfactant. As a result, it was found that the absorption rate can be prevented from being lowered even in a high concentration of the absorption liquid. As a result of measuring the relationship between the addition of various surfactants and the absorption performance, the surface tension of the absorbent liquid at room temperature (25 ° C) should be 30 mN / m or less in order to suppress the decrease in the absorption rate in a high concentration region than conventionally. We found a need.

이에 따라 종래의 과제가 해결되어, 흡수량이 증가하고, 1 사이클에서의 흡수량과 탈리량의 차인 로딩량이 큰 흡수액 성능이 발현되어, 종래보다도 저에너지로 이산화탄소를 흡수하거나 탈리하여 고순도의 이산화탄소의 회수를 가능하게 하는 수용액을 제공하는 것이 가능해졌다.As a result, the conventional problem is solved, and the absorption amount is increased, and the absorbent performance of a large loading amount, which is the difference between the absorption amount and the desorption amount in one cycle, is expressed, and carbon dioxide can be recovered or desorbed with lower energy than the conventional one, thereby recovering high purity carbon dioxide. It has become possible to provide an aqueous solution.

즉, 본 발명은 이하의 항 1 내지 항 7의 구성을 이루는 것이다.That is, this invention comprises the structure of the following items 1-7.

항 1. 이산화탄소를 포함하는 가스로부터 이산화탄소를 흡수 및 회수하기 위한 수용액으로서, 화학식 1로 표시되는 제2급 아민 화합물 50 내지 70 중량% 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용액.Item 1. An aqueous solution for absorbing and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, the aqueous solution comprising 50 to 70% by weight of a secondary amine compound represented by the formula (1) and a surfactant.

Figure pct00001
Figure pct00001

(식 중, R은 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타냄)(Wherein R represents a linear or branched alkyl group having 3 to 5 carbon atoms)

항 2. 상기 항 1에 있어서, 상기 계면활성제의 중량 농도가 10 내지 1500 ppm인 것을 특징으로 하는 수용액. Item 2. The aqueous solution according to Item 1, wherein the weight concentration of the surfactant is 10 to 1500 ppm.

항 3. 상기 항 1 또는 2에 있어서, R이 이소프로필기 또는 n-부틸기이고, 상기 계면활성제가 비이온형의 퍼플루오로알킬기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 수용액. Item 3. The aqueous solution according to Item 1 or 2, wherein R is an isopropyl group or n-butyl group, and the surfactant is a compound having a nonionic perfluoroalkyl group.

항 4. 상기 항 1 또는 2에 있어서, R이 이소프로필기 또는 n-부틸기이고, 상기 계면활성제가 양쪽성형의 퍼플루오로알킬기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 수용액. Item 4. The aqueous solution according to Item 1 or 2, wherein R is an isopropyl group or n-butyl group, and the surfactant is a compound having an amphoteric perfluoroalkyl group.

항 5. 상기 항 1 또는 2에 있어서, R이 이소프로필기 또는 n-부틸기이고, 상기 계면활성제가 비이온형의 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 화합물인 것을 특징으로 하는 수용액. Item 5. The aqueous solution according to Item 1 or 2, wherein R is an isopropyl group or n-butyl group, and the surfactant is a nonionic polyoxyethylene alkyl ether compound.

항 6. 상기 항 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 25℃에서의 표면장력이 30 mN/m 이하인 것을 특징으로 하는 수용액. Item 6. The aqueous solution according to any one of Items 1 to 5, wherein the surface tension at 25 ° C is 30 mN / m or less.

항 7. (1) 항 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 수용액을 이산화탄소를 포함하는 가스와 접촉시켜 가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 공정, 및 Item 7. (1) A step of absorbing carbon dioxide from a gas by contacting the aqueous solution according to any one of items 1 to 6 with a gas containing carbon dioxide, and

(2) 상기 (1)에서 얻어진 이산화탄소가 흡수된 수용액을 가열하여 이산화탄소를 탈리하고 회수하는 공정(2) A step of desorption and recovery of carbon dioxide by heating the aqueous solution absorbed in carbon dioxide obtained in the above (1)

을 포함하는 이산화탄소의 흡수 및 회수 방법. Carbon dioxide absorption and recovery method comprising a.

본 발명의 계면활성제를 포함하는 고농도 알칸올아민 수용액에 따르면, 흡수·탈리의 1 사이클당 이산화탄소의 회수량이 증가할 뿐만 아니라, 고농도 흡수액을 사용한 경우, 저농도 흡수액과 비교하여 이산화탄소 몰당 발열량이 저하되는 효과가 있어, 단위 중량당 이산화탄소의 회수 에너지는 낮아진다. 결과적으로, 본 발명의 수용액에 의하면, 효율적으로 또한 저에너지 소비량으로 가스 중 이산화탄소를 흡수 및 탈리하여, 고순도의 이산화탄소를 회수하는 것이 가능해진다. 또한, 이산화탄소의 흡수 및 탈리의 효율화는 흡수 및 탈리 사이클에 있어서의 순환 유량의 감소로 이어지고, 흡수탑, 탈리 등 및 이들에 수반하는 장치의 소형화가 가능해져, 결과적으로 투자액 및 운전비의 감소를 가져오는 효과가 있다.According to the aqueous solution of high concentration alkanolamine containing the surfactant of the present invention, not only the recovery amount of carbon dioxide per cycle of absorption and desorption increases, but when the high concentration absorption liquid is used, the calorific value per mole of carbon dioxide decreases compared to the low concentration absorption liquid. It is effective, and the recovery energy of carbon dioxide per unit weight is low. As a result, according to the aqueous solution of this invention, it becomes possible to absorb and desorb carbon dioxide in gas efficiently and with low energy consumption, and to collect | recover high purity carbon dioxide. Further, the efficiency of absorption and desorption of carbon dioxide leads to a decrease in the circulating flow rate in the absorption and desorption cycles, and it becomes possible to miniaturize absorption towers, desorptions, and the like and accompanying devices, resulting in a reduction in investment and operating costs. It comes in effect.

또한, 이산화탄소 흡수에 이용하는 모노에탄올아민은, 일반적으로 탄소강 등의 금속 재료에 대하여 높은 부식성을 나타내고, 특히 고농도에 있어서 부식성이 증대한다고 되어 있지만, 본 발명에서 이용하는 N-알킬아민류의 수용액은 부식성이 낮아 고농도에서도 부식성이 증대하는 것은 보이지 않으며, 플랜트 건설에 있어서 고가의 고급 내식강을 이용할 필요가 없다는 점에서 유리하다.In addition, the monoethanolamine used for carbon dioxide absorption generally exhibits high corrosiveness to metal materials such as carbon steel, and especially corrosiveness is increased at high concentrations. However, the aqueous solution of N-alkylamines used in the present invention has low corrosiveness. Corrosion does not increase even at high concentrations, which is advantageous in that there is no need to use expensive, high quality corrosion resistant steel in plant construction.

이하, 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

이산화탄소를 흡수 및 회수하기 위한 수용액Aqueous solution for absorbing and recovering carbon dioxide

본 발명의 이산화탄소를 포함하는 가스로부터 이산화탄소를 흡수 및 회수하기 위한 수용액은 화학식 1로 표시되는 제2급 아민 화합물 50 내지 70 중량% 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 한다.The aqueous solution for absorbing and recovering carbon dioxide from the gas containing carbon dioxide of the present invention is characterized in that it comprises 50 to 70% by weight of the secondary amine compound represented by the formula (1) and a surfactant.

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure pct00002
Figure pct00002

(식 중, R은 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타냄)(Wherein R represents a linear or branched alkyl group having 3 to 5 carbon atoms)

구체적으로는, R로는 n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸 등을 들 수 있고, R은 바람직하게는 이소프로필, n-부틸 및 이소부틸이고, 보다 바람직하게는 이소프로필 및 n-부틸이다. 화합물 1은 본 발명의 수용액 중에 단독 또는 복수 포함될 수도 있다.Specifically, R includes n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, n-pentyl, isopentyl and the like, and R is preferably isopropyl, n-butyl and isobutyl More preferably isopropyl and n-butyl. Compound 1 may be included alone or in plural in the aqueous solution of the present invention.

본 발명의 수용액 내의 화학식 1로 표시되는 제2급 아민 화합물의 농도는, 통상 50 내지 70 중량%, 바람직하게는 52 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 54 내지 66 중량%이다. 71 중량% 이상이면, 표면장력의 저하 효과도 작아 흡수 속도 향상의 효과가 나오기 어려운 결과가 되었다.The concentration of the secondary amine compound represented by the general formula (1) in the aqueous solution of the present invention is usually 50 to 70% by weight, preferably 52 to 70% by weight, more preferably 54 to 66% by weight. If it is 71 weight% or more, the effect of decreasing surface tension was also small and the effect of the absorption rate improvement hardly came out.

일반적으로 힌더드 아민은 모노에탄올아민과 달리 저발열량 및 고탈리성을 나타내는 우수한 아민인데, 그 이유는 이산화탄소와의 반응의 차이에 의한다. 13C-NMR의 측정에 의하면 모노에탄올과 이산화탄소와의 반응은 대부분이 카르바메이트 결합을 수반하는 것인데, R의 탄소수가 한정되지 않은 화학식 1의 힌더드 아민이면 카르바메이트 결합과 바이카르보네이트 결합이 모두 생성되는 것이 알려져 있다. 예를 들면, R이 에틸기인 에틸아미노에탄올아민에서는 카르바메이트 결합이 약 30%로 많지만, 본 발명의 R이 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기인 화합물 1에서는, 이산화탄소와 아민 화합물과의 결합 양식은 카르바메이트 결합은 미량이고 이산화탄소와의 반응의 대부분은 저발열량의 바이카르보네이트 결합뿐이다. 이는 회수 에너지를 감소시킨다는 과제에 있어서 우수한 성능을 나타내는 것으로 이어진다.In general, the hindered amine is an excellent amine that exhibits low calorific value and high leaving property, unlike monoethanolamine, due to a difference in reaction with carbon dioxide. 13 C-NMR measurements indicate that the reaction between monoethanol and carbon dioxide is most often accompanied by carbamate bonds, with carbamate bonds and bicarbonates as long as R is a hindered amine of formula (1) It is known that all bonds are produced. For example, in ethylaminoethanolamine in which R is an ethyl group, carbamate bonds are about 30%, but in the compound 1 in which R is a linear or branched alkyl group having 3 to 5 carbon atoms, carbon dioxide and an amine compound The form of the bond with is a trace amount of carbamate bonds and most of the reaction with carbon dioxide is only a low calorific value bicarbonate bond. This leads to excellent performance in the task of reducing the recovery energy.

또한, 본 발명의 수용액은 상술한 바와 같이 저농도의 수용액과 비교하여 이산화탄소 흡수시 발열량이 작다는 특징도 갖고 있다. 예를 들면, 흡수 반응 초기보다 상대 아민으로 0.6몰비까지 이산화탄소를 흡수시킨 경우의 몰당 발열량은, 30 중량%의 IPAE 농도에서는 76.6 kJ/몰 CO2인 데에 반해, 고농도의 60 중량%의 IPAE 농도에 있어서는 70.2 kJ/몰 CO2로 낮은 값을 나타낸다. 그 이유에 대해서는, 본 발명의 힌더드 아민 구조에서는 이산화탄소와 아민과의 반응은 상술한 바와 같이 바이카르보네이트 결합이 주가 되고, 발열량을 구성하는 것은 중탄산 이온과 양성자화 아민과의 이온쌍의 생성, 및 용매인 물과의 용매합에 기인하는 것이다. 이 경우, 고농도화에 의해 용매합을 포함시킨 수용액 중의 각 이온의 안정화 구조에 변화가 발생하여, 발열량의 저하가 발생하는 것으로 추정하고 있다.In addition, the aqueous solution of the present invention also has a feature that the amount of heat generated when absorbing carbon dioxide is smaller than that of the low concentration aqueous solution as described above. For example, the calorific value per mole when carbon dioxide is absorbed to a relative molar ratio of 0.6 mole from the beginning of the absorption reaction is 76.6 kJ / mol CO 2 at an IPAE concentration of 30% by weight, whereas a high concentration of 60% by weight of IPAE concentration is obtained. In the case of, the value is low as 70.2 kJ / mol CO 2 . The reason for this is that in the hindered amine structure of the present invention, the reaction between carbon dioxide and amine is mainly bicarbonate bond as described above, and the constituent of the calorific value is the formation of ion pairs of bicarbonate ions and protonated amines. And the solvent combination with water which is a solvent. In this case, it is estimated that a change will generate | occur | produce in the stabilization structure of each ion in the aqueous solution which contained the solvent sum by high concentration, and the fall of a calorific value is estimated.

또한, 이산화탄소 흡수의 발열량은 이산화탄소 탈리시에 필요한 열에 상당하기 때문에, 해당 발열량의 저하에 의해 이산화탄소를 탈리시키기 위해서 필요한 에너지 소비를 낮게 억제할 수 있어, 이산화탄소 회수 에너지의 감소로 이어지는 효과를 불러일으킨다. In addition, since the calorific value of carbon dioxide absorption corresponds to the heat required at the time of carbon dioxide desorption, the energy consumption required for desorbing carbon dioxide can be suppressed low by the lowering of the calorific value, resulting in the effect of reducing the carbon dioxide recovery energy.

본 발명의 구성 요소인 계면활성제에 대해서 그 효과 및 종류에 대해서 이하에 설명한다. 아민 수용액은 고농도로 하면 흡수액의 단위 중량당 흡수 및 방산의 1 사이클에서의 회수량은 증대하여 회수 효율 및 회수 에너지의 감소에 효과를 발휘하는데, 고농도로 하면 이산화탄소와 흡수액의 접촉 효율이 저하되기 때문인지 흡수 속도가 저하되어 소정의 이산화탄소의 흡수량을 달성할 수 없는 점은 상술한 바와 같다.The effect and the kind about surfactant which are a component of this invention are demonstrated below. At high concentrations, the amine aqueous solution increases the amount of absorption and dissipation per unit weight of the absorbent liquid in one cycle, thereby reducing the recovery efficiency and energy recovery.As a high concentration reduces the contact efficiency of carbon dioxide and the absorbent liquid. As described above, the perceptual absorption rate is lowered and a predetermined amount of carbon dioxide cannot be achieved.

본 발명자들은 고농도화한 흡수액의 다양한 물성과 이산화탄소의 흡수 속도의 관계를 상세히 검토한 결과, 흡수액의 물성 중에서 특히 표면장력이 큰 지배 인자인 것을 발견하였다. 기액 접촉 반응인 아민 수용액에 의한 이산화탄소 흡수 반응에 있어서는 기체와 액체와의 접촉 계면에서의 효율이 중요하며, 고농도 흡수액에서는 이 접촉 효율의 향상에 표면장력의 저하가 관여하고 있는 것으로 추정되었다.The present inventors examined in detail the relationship between the various physical properties of the highly concentrated absorbent liquid and the absorption rate of carbon dioxide, and found that surface tension is a dominant factor among the physical properties of the absorbent liquid. In the carbon dioxide absorption reaction by the amine aqueous solution, which is a gas-liquid contact reaction, the efficiency at the contact interface between gas and liquid is important, and it is estimated that the decrease in surface tension is involved in improving the contact efficiency in the high concentration absorption liquid.

본 발명의 힌더드 아민은 아미노기를 알킬기로 치환한 것으로, 알킬기의 탄소쇄가 길고 분지도가 높아질수록 친수성은 저하되고 물에 대한 용해도는 저하된다고 되어 있다. 예를 들면 특허문헌 2에서는, R기가 이소프로필인 IPAE를 사용한 경우, 60 중량%까지 고농도화한 흡수액에서는 속도 저하가 발생한다고 되어 있다.The hindered amine of the present invention substitutes an amino group with an alkyl group. The longer the carbon chain of the alkyl group and the higher the degree of branching, the lower the hydrophilicity and the lower the solubility in water. For example, in patent document 2, when using IPAE whose R group is isopropyl, it is supposed that a speed fall occurs in the absorption liquid concentrated to 60 weight%.

본 발명의 화합물 중 하나인 IPAE의 경우, 소정의 흡수 시험에서는 30 중량%의 수용액의 흡수 속도는 5.0 g/l/분이지만, 60 중량%에서는 2.9 g/l/분으로 저하되었다. 고농도 흡수액에서의 이 흡수 속도의 저하에 대하여, 해당 흡수액에 각각 비이온성의 계면활성제를 중량 농도로 100 ppm 첨가하면, 30 중량%에서는 흡수 속도 5.2 g/l/분으로 속도에 대한 효과는 그다지 크지 않지만, 60 중량%의 흡수액에 첨가한 경우에는 4.7 g/l/분까지 상승하고 계면활성제의 첨가에 의한 흡수 속도 향상의 효과가 보였다. 여기서 흡수 속도는, 흡수액에 40℃에서 이산화탄소를 포화량까지 흡수시킨 경우의 포화량의 1/2까지 흡수한 시점에서의 1분당 이산화탄소 흡수량을 나타내는 것으로, 4.5 g/l/분 이상이면 공업적으로도 채용할 수 있는 흡수 속도라 할 수 있다.In the case of IPAE, which is one of the compounds of the present invention, the absorption rate of the 30% by weight aqueous solution was 5.0 g / l / min in a predetermined absorption test, but was reduced to 2.9 g / l / min at 60% by weight. In the case of lowering the absorption rate in the high concentration absorption liquid, when 100 ppm of nonionic surfactant is added to the absorption liquid at a weight concentration, respectively, the absorption rate is 5.2 g / l / min at 30% by weight. However, when added to 60% by weight of the absorbent liquid, it was raised to 4.7 g / l / min, the effect of improving the absorption rate by the addition of the surfactant was seen. Here, the absorption rate indicates the amount of carbon dioxide absorption per minute at the time when the absorbent liquid is absorbed to half of the saturation amount when carbon dioxide is absorbed to the saturation amount at 40 ° C., and is 4.5 g / l / min or more industrially. It can be said that the absorption rate that can be employed.

상기한 고농도 아민 수용액에 있어서의 계면활성제의 효과는 다음과 같이 추정하고 있다. IPAE를 포함하는 30, 60 중량%의 수용액에 상기 계면활성제를 첨가한 경우의 상온에서의 표면장력은, 30 중량%에서는 45 mN/m(IPAE를 포함하지 않는 물의 표면장력은 78 mN/m임)인데, 60 중량%에서는 24 mN/m가 되어 표면장력의 큰 저하가 보이고, 이것이 흡수 속도의 향상으로 이어지는 결과가 되었다. 이는 기액 반응에 있어서의 흡수액 표면에서의 이산화탄소와 흡수액의 접촉 효율을 추진하는 "습윤성"의 향상에서 흡수 속도의 향상으로 연결된 것에 의한 것이라 추정하고 있다.The effect of surfactant in said high concentration amine aqueous solution is estimated as follows. The surface tension at room temperature when the surfactant is added to an aqueous solution of 30 to 60 wt% containing IPAE is 45 mN / m at 30 wt% (the surface tension of water not containing IPAE is 78 mN / m). At 60% by weight, it was 24 mN / m, which showed a large decrease in surface tension, which resulted in an improvement in absorption rate. This is presumed to be due to the improvement of the absorption rate in the improvement of "wetting" which promotes the contact efficiency of carbon dioxide and absorbent liquid on the surface of the absorbent liquid in gas-liquid reaction.

일반적으로 계면활성제는 계면활성을 나타내는 부분의 화합물의 구조에 의해 음이온성, 양이온성, 양쪽성 및 비이온성과의 분류가 이루어지지만, 본 발명에서는 그 중 어느 것도 사용될 수 있다. 예를 들면, 음이온성의 것으로는 알킬벤젠술폰산, 모노알킬인산 등, 양이온성의 것으로는 알킬트리메틸암모늄염 등, 분자 내에 음이온성 부위 및 양이온성 부위를 둘 다 갖는 양쪽성의 것으로는 알킬디메틸아민옥시드 등, 비이온성의 것으로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르(이하, PEG라 나타내는 경우도 있음) 등을 사용할 수 있다. 또한, 불소 원자를 화합물 내에 갖는 계면활성제도 본 발명에 사용할 수 있지만, 그 경우도 계면활성을 나타내는 부분의 성질에 따라 상기한 4종의 분류가 이루어져, 어느 타입의 계면활성제도 사용할 수 있다. 불소계 계면활성제로는 퍼플루오로알킬알코올, 퍼플루오로알킬술폰산 등을 성분으로 하는 각종 시판되고 있는 계면활성제를 들 수 있다.In general, the surfactant is classified into anionic, cationic, amphoteric and nonionic by the structure of the compound of the moiety exhibiting surfactant activity, but any of them can be used in the present invention. For example, the anionic ones include alkylbenzenesulfonic acid and monoalkyl phosphoric acid, and the cationic ones include alkyltrimethylammonium salts. As the nonionic one, polyoxyethylene alkyl ether (hereinafter sometimes referred to as PEG) or the like can be used. In addition, although the surfactant which has a fluorine atom in a compound can also be used for this invention, even if it is the said 4 types of classification according to the property of the part which shows surfactant, also any type of surfactant can be used. Examples of the fluorine-based surfactants include various commercially available surfactants containing perfluoroalkyl alcohol, perfluoroalkylsulfonic acid, and the like.

본 발명에서 사용하는 계면활성제는 수용액 중의 아민 종류, 아민 농도, 사용시의 온도 등에 따라 선택되지만, 바람직하게는 불소 함유계의 화합물 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 화합물이 선택된다. 불소 함유계의 화합물로는 비이온형 또는 양쪽성형의 퍼플루오로알킬기를 갖는 화합물이 특히 바람직하다. 비이온형의 퍼플루오로알킬기를 갖는 화합물로는, 예를 들면 서플론 S-141(AGC 세이미 케미컬사 제조)을 들 수 있고, 양쪽성형의 퍼플루오로알킬기를 갖는 화합물로는 서플론 S-131(AGC 세이미 케미컬사 제조)을 들 수 있다.The surfactant used in the present invention is selected according to the kind of amine in the aqueous solution, the amine concentration, the temperature at the time of use, etc., but preferably a fluorine-containing compound and a polyoxyethylene alkyl ether compound are selected. As the fluorine-containing compound, a compound having a nonionic or amphoteric perfluoroalkyl group is particularly preferable. As a compound which has a nonionic perfluoroalkyl group, Sufflon S-141 (made by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) is mentioned, for example, As a compound which has an amphoteric perfluoroalkyl group, Suplon S -131 (made by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) is mentioned.

본 발명의 수용액 중의 계면활성제의 함량은 사용하는 아민 종류, 계면활성제의 종류 등에 의해 최적값이 선택되지만, 일반적으로는 소량이면 되고, 수용액에 대하여 중량 기준으로 바람직하게는 10 내지 1500 ppm, 보다 바람직하게는 20 내지 1000 ppm, 더욱 바람직하게는 20 내지 800 ppm, 특히 바람직하게는 30 내지 700 ppm의 범위가 선택된다. 계면활성제의 최적량은, 아민의 종류 및 농도가 상이한 흡수액에 대하여 첨가량을 변경한 시험에 의해 구해지지만, 필요 이상으로 첨가하면 발포 등의 문제가 발생한다. 계면활성제는 그대로의 형태로 첨가할 수도 있지만 흡수 및 탈리에 영향을 미치지 않는 용매, 예를 들면 알코올 등의 용액으로서 첨가할 수도 있다.The optimum content of the surfactant in the aqueous solution of the present invention is selected depending on the type of amine used, the type of the surfactant, etc., but generally only a small amount is preferred, and preferably 10 to 1500 ppm, more preferably based on the weight of the aqueous solution. Preferably a range of 20 to 1000 ppm, more preferably 20 to 800 ppm, particularly preferably 30 to 700 ppm is selected. Although the optimum amount of surfactant is calculated | required by the test which changed the addition amount with respect to the absorption liquid from which the kind and concentration of an amine differ, when adding more than necessary, problems, such as foaming, arise. The surfactant may be added as it is, but may be added as a solution such as a solvent, such as alcohol, which does not affect absorption and desorption.

화학식 1로 표시되는 제2급 아민 화합물 및 상기 계면활성제는 시판품을 입수하거나 또는 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다.The secondary amine compound and the surfactant represented by the formula (1) can be obtained by obtaining a commercial item or by a known method.

본 발명의 수용액의 25℃에서의 표면장력은, 바람직하게는 30 mN/m 이하, 보다 바람직하게는 28 mN/m 이하, 더욱 바람직하게는 20 내지 27 mN/m이다. 표면장력을 이 범위로 설정함으로써, 본 발명의 고농도의 아민을 포함하는 수용액에 있어서의 이산화탄소의 흡수 속도를 향상시킬 수 있다. 본 발명에서의 표면장력은 교와 가이멘 가가꾸(주) 드롭 마스터(Drop Master) 300을 사용하여 현적법(懸滴法; pendant drop method)에 의해 25℃에서 측정되는 값으로 한다.The surface tension at 25 degrees C of the aqueous solution of this invention becomes like this. Preferably it is 30 mN / m or less, More preferably, it is 28 mN / m or less, More preferably, it is 20-27 mN / m. By setting surface tension to this range, the absorption rate of carbon dioxide in the aqueous solution containing the high concentration of amine of the present invention can be improved. Surface tension in this invention is made into the value measured at 25 degreeC by the pendant drop method using the Kyowa Kaimen Drop Master 300.

이산화탄소를 포함하는 가스로는, 예를 들면 중유, 천연 가스 등을 연료로 하는 화력 발전소, 제조소의 보일러, 시멘트 공장의 킬른, 코크스로 산화철을 환원하는 제철소의 용광로, 선철 중 탄소를 연소하여 제강하는 것 같은 제철소의 전로 등으로부터의 배기 가스를 들 수 있으며, 상기 가스 중 이산화탄소 농도는, 통상 5 내지 30 부피% 정도, 특히 6 내지 25 부피% 정도이면 된다. 이러한 이산화탄소 농도 범위에서는 본 발명의 작용 효과가 바람직하게 발휘된다. 또한, 이산화탄소를 포함하는 가스에는 이산화탄소 이외에 수증기, CO, H2S, COS, SO2, 수소 등의 가스가 포함될 수도 있다.As gas containing carbon dioxide, for example, a thermal power plant using heavy oil, natural gas, or the like, a boiler in a manufacturing plant, a kiln in a cement plant, a blast furnace in a steel mill for reducing iron oxide with coke, or burning carbon in pig iron The exhaust gas from the converter of the same steel mill, etc. is mentioned, The carbon dioxide concentration in the said gas should just be about 5-30 volume% normally, especially about 6-25 volume%. In this carbon dioxide concentration range, the effect of the present invention is preferably exhibited. In addition, the gas containing carbon dioxide may include gases such as water vapor, CO, H 2 S, COS, SO 2 , and hydrogen in addition to carbon dioxide.

이산화탄소의 흡수 및 회수 방법CO2 Absorption and Recovery Method

본 발명의 이산화탄소의 흡수 및 회수 방법은 이하의 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다: The method for absorbing and recovering carbon dioxide of the present invention is characterized by comprising the following steps:

(1) 상기 수용액을 이산화탄소를 포함하는 가스와 접촉시켜 가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 공정, 및 (1) contacting the aqueous solution with a gas containing carbon dioxide to absorb carbon dioxide from the gas, and

(2) 상기 (1)에서 얻어진 이산화탄소가 흡수된 수용액을 가열하여 이산화탄소를 탈리하고 회수하는 공정.(2) A step of removing and recovering carbon dioxide by heating an aqueous solution in which carbon dioxide is absorbed obtained in (1) above.

·이산화탄소 흡수 공정Carbon dioxide absorption process

본 발명의 방법은, 상기 수용액을 이산화탄소를 포함하는 가스와 접촉시켜 가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 공정을 포함하지만, 이산화탄소를 포함하는 가스를 화학식 1로 표시되는 힌더드 아민인 N-알킬아미노에탄올을 포함하는 수용액에 접촉 흡수시키는 방법은 특별히 한정은 없다. 예를 들면, 이 수용액 중에 이산화탄소를 포함하는 가스를 버블링시켜 흡수하는 방법, 이산화탄소를 포함하는 가스 기류 중에 이 수용액을 안개상으로 내리게 하는 방법(분무 또는 스프레이 방식), 자석제나 금속망제의 충전재가 들어 간 흡수탑 내에서 이산화탄소를 포함하는 가스와 이 수용액을 향류 접촉시키는 방법 등에 의해서 행해진다.The method of the present invention includes a step of absorbing carbon dioxide from a gas by contacting the aqueous solution with a gas containing carbon dioxide, but the gas containing carbon dioxide includes N-alkylaminoethanol which is a hindered amine represented by the formula (1). There is no limitation in particular in the method of carrying out contact absorption into the aqueous solution to carry out. For example, a method of bubbling and absorbing a gas containing carbon dioxide in this aqueous solution, a method of bringing the aqueous solution into a mist in a gas stream containing carbon dioxide (spraying or spraying), a filler made of magnet or metal mesh For example, the gas containing carbon dioxide and the aqueous solution are countercurrently contacted in the liver absorption tower.

이산화탄소를 포함하는 가스를 수용액에 흡수시킬 때의 온도는, 통상 60℃ 이하에서 행해지고, 바람직하게는 50℃ 이하, 보다 바람직하게는 20 내지 45℃ 정도에서 행해진다. 온도가 낮을수록 흡수량은 증가하지만, 어디까지 온도를 낮출지는 배기 가스의 가스 온도, 열 회수 목표 등에 의해 결정된다. 이산화탄소 흡수시의 압력은 통상 거의 대기압에서 행해진다. 흡수 성능을 높이기 위해 보다 높은 압력까지 가압하는 것도 가능하지만, 압축을 위해 요하는 에너지 소비를 억제하기 위해 대기압하에서 행하는 것이 바람직하다.The temperature at the time of absorbing the gas containing carbon dioxide in aqueous solution is normally performed at 60 degrees C or less, Preferably it is 50 degrees C or less, More preferably, it is performed at about 20-45 degreeC. The lower the temperature, the more the absorption is, but the extent to which the temperature is lowered is determined by the gas temperature of the exhaust gas, the heat recovery target, and the like. The pressure at the time of carbon dioxide absorption is usually performed at almost atmospheric pressure. It is also possible to pressurize to a higher pressure in order to increase the absorption performance, but it is preferable to carry out under atmospheric pressure in order to suppress the energy consumption required for compression.

이산화탄소를 포함하는 가스에 대해서는 상술하는 것과 마찬가지이다.The gas containing carbon dioxide is the same as described above.

·이산화탄소 ·carbon dioxide 탈리Tally 공정 fair

본 발명의 방법은 이산화탄소 흡수 공정에서 얻어진 수용액을 가열하여 이산화탄소를 탈리하고 회수하는 공정을 포함한다.The method of the present invention includes a step of removing and recovering carbon dioxide by heating an aqueous solution obtained in the carbon dioxide absorption process.

이산화탄소를 흡수한 수용액으로부터 이산화탄소를 탈리하고 순수한 또는 고농도의 이산화탄소를 회수하는 방법으로는, 증류와 동일하게 수용액을 가열하여 가마에서 거품을 일으켜 탈리하는 방법, 붕단탑(棚段塔), 스프레이탑 및 자석제나 금속망제의 충전재가 들어 간 탈리탑 내에서 액 계면을 넓혀서 가열하는 방법 등을 들 수 있다. 이에 따라, 중탄산 이온으로부터 이산화탄소가 유리되어 방출된다.As a method of desorbing carbon dioxide from an aqueous solution absorbing carbon dioxide and recovering pure or high concentrations of carbon dioxide, a method of heating the aqueous solution in the same manner as distillation to form a bubble in a kiln and removing it from a kiln, a bandung tower, a spray tower and And a method in which a liquid interface is widened and heated in a tallying tower containing a magnetic material or a metal mesh filler. As a result, carbon dioxide is liberated and released from the bicarbonate ion.

이산화탄소 탈리시의 액체 온도는 통상 70℃ 이상에서 행해지고, 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 90 내지 120℃ 정도에서 행해진다. 온도가 높을수록 흡수량은 증가하지만, 온도를 높이면 흡수액의 가열에 요하는 에너지가 증가하기 때문에, 그 온도는 공정 상의 가스 온도, 열 회수 목표 등에 의해 결정된다. 이산화탄소를 탈리한 후의 아민 수용액은, 다시 이산화탄소 흡수 공정으로 보내어져 순환 사용(리사이클)된다. 그 사이 이산화탄소 탈리 공정에서 가해진 열은, 순환 과정에서 이로부터 이산화탄소 탈리 공정을 향하는 수용액과의 열 교환에 의해 해당 수용액의 승온에 유효하게 이용되어 회수 공정 전체의 에너지의 감소를 가늠할 수 있다.The liquid temperature at the time of carbon dioxide desorption is normally performed at 70 degreeC or more, Preferably it is 80 degreeC or more, More preferably, it is performed at about 90-120 degreeC. The higher the temperature, the higher the absorbed amount. However, the higher the temperature, the higher the energy required for heating the absorbent liquid. Therefore, the temperature is determined by the process gas temperature, heat recovery target, and the like. The aqueous amine solution after desorbing carbon dioxide is sent to the carbon dioxide absorption step again and recycled. In the meantime, the heat applied in the carbon dioxide desorption step is effectively used for the temperature increase of the aqueous solution by heat exchange with the aqueous solution directed from the carbon dioxide desorption step in the circulating process so that the energy of the entire recovery process can be estimated.

이와 같이 하여 회수된 이산화탄소의 순도는, 통상 98 내지 99 부피%, 보다 적절 및 안정적으로 실시한 경우에는 99.0 내지 99.9 부피%로 매우 순도가 높은 것이고, 화학품 또는 고분자 물질의 합성 원료, 식품 냉동용 냉제 등으로서 이용된다. 그 밖에, 회수한 이산화탄소를 현재 기술 개발되고 있는 지하 등에 격리 저장하는 것도 가능하다.The purity of the carbon dioxide thus recovered is usually 98 to 99% by volume, or 99.0 to 99.9% by volume when more appropriately and stably performed, and is a high purity material for synthetic materials of chemicals or polymers, cold foods for food freezing, and the like. It is used as. In addition, it is also possible to sequester and store the recovered carbon dioxide under the ground which is currently being developed.

[실시예][Example]

다음으로, 본 발명에 대해서 실시예를 이용하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것은 아니다.Next, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to this Example.

실시예Example 1 One

액의 온도가 40℃가 되도록 설정한 항온 수조 내에 유리제의 가스 세정병을 침지하고, 이것에 IPAE(도쿄 가세이품 시약) 55 중량%와, 계면활성제로서 비이온형 퍼플루오로 화합물인 서플론 S-141(AGC 세이미 케미컬사 제조)을 중량 농도로 100 ppm 포함하는 수용액(흡수액) 50 ml를 충전하였다. 흡수 조작 전의 흡수액의 25℃에서의 표면장력은 교와 가이멘 가가꾸(주) 드롭 마스터 300으로 측정한 결과 25 mN/m였다. 이 액 중에, 목(目)의 조도 100 ㎛, 직경 13 mm의 유리 필터를 통과시켜, 대기압 0.7 L/분으로 이산화탄소 20 부피% 및 질소 80 부피%를 포함하는 혼합 가스를 거품상으로 분산시켜 60분간 흡수시켰다.A glass gas washing bottle was immersed in a constant temperature water tank set so that the temperature of the liquid was 40 ° C, and 55% by weight of IPAE (Tokyo Kasei reagent) and sufflon S which was a nonionic perfluoro compound as a surfactant. 50 ml of an aqueous solution (absorption liquid) containing -141 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) at a weight concentration of 100 ppm was charged. The surface tension at 25 ° C. of the absorbent liquid before the absorption operation was 25 mN / m as measured by Kyowa Kaimen Kagaku Co., Ltd. Drop Master 300. In this liquid, a glass filter having a surface roughness of 100 µm and a diameter of 13 mm was passed through, and a mixed gas containing 20% by volume of carbon dioxide and 80% by volume of nitrogen was dispersed in a bubble state at an atmospheric pressure of 0.7 L / min. Absorbed for a minute.

흡수 입구 및 흡수액 출구의 가스 중 이산화탄소 농도를 적외선식의 이산화탄소계(호리바 가스 애널라이저(HORIBA GAS ANALYZER) VA-3000)로 연속적으로 측정하여, 입구 및 출구의 이산화탄소 유량의 차로부터 이산화탄소 흡수량을 측정하였다. 필요에 따라 흡수액 중의 무기 탄소량을 가스 크로마토그래프식의 전체 유기 탄소계(시마즈(SHIMADZU) TOC-VCSH)로 측정하여 적외선식 이산화탄소계로부터 산출되는 값과 비교하였다. 포화 흡수량은 흡수액 출구의 이산화탄소 농도가 입구의 이산화탄소 농도에 일치하는 시점에 있어서의 양으로 하였다. 흡수 속도는 흡수량에 따라 변화하지만, 포화 흡수량의 1/2을 흡수한 시점의 흡수 속도를 기준으로서 측정하여 비교하였다.The carbon dioxide concentration in the gas at the absorption inlet and the absorption liquid outlet was continuously measured with an infrared carbon dioxide meter (HORIBA GAS ANALYZER VA-3000), and the carbon dioxide absorption amount was measured from the difference in the carbon dioxide flow rates at the inlet and the outlet. If necessary, the amount of inorganic carbon in the absorbent liquid was measured by a gas chromatograph type total organic carbon system (SHIMADZU TOC-VCSH) and compared with a value calculated from an infrared carbon dioxide meter. Saturated water absorption was made into the quantity at the time when the carbon dioxide concentration of an absorption liquid outlet is equal to the carbon dioxide concentration of an inlet. Absorption rate changes with absorption amount, but was measured and compared on the basis of the absorption rate at the time of absorbing 1/2 of saturated absorption amount.

이어서 동일한 가스 기류 중에서 액체 온도를 수분간 70℃로 높여, 60분간 동일한 조건으로 이산화탄소 탈리량을 측정하였다. 40℃의 이산화탄소 포화 흡수량은 145.5 g/L이고, 포화 흡수량의 1/2 흡수시의 흡수 속도는 4.8 g/L/분이었다. 70℃에서의 이산화탄소 탈리는 78.5 g/L였다. 회수된 이산화탄소의 순도는 99.8%였다.Subsequently, the liquid temperature was raised to 70 degreeC for several minutes in the same gas stream, and the carbon dioxide desorption amount was measured on the same conditions for 60 minutes. The carbon dioxide saturated absorption amount at 40 ° C was 145.5 g / L, and the absorption rate at the time of half absorption of the saturated absorption amount was 4.8 g / L / min. Carbon dioxide desorption at 70 ° C. was 78.5 g / L. The purity of the recovered carbon dioxide was 99.8%.

발열량은 시차 열식 열량계(세타람(SETARAM)사 DRC 에볼루션(Evolution))에 의해 2개의 동일 형상의 교반기 부착 흡수 장치로 40℃에서 한쪽의 반응기에만 이산화탄소를 소정량 분사하고, 그 사이의 2개의 반응기 내의 발열량의 차에 의해 측정하였다.The calorific value is injected by a differential thermal calorimeter (SETARAM Co., Ltd. DRC Evolution) with two equally shaped absorbers with stirrer to inject a predetermined amount of carbon dioxide into only one reactor at 40 ° C, and two reactors therebetween. It measured by the difference of calorific value in inside.

실시예Example 2, 3 2, 3

IPAE 55 중량%와 S-141 100 ppm을 포함하는 수용액을 대신하여, IPAE를 각각 60 중량%, 70 중량% 포함하고, 계면활성제로서 서플론 S-141을 중량 농도로 100 ppm, 150 ppm을 포함하는 수용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 계면활성제를 포함하는 흡수액의 표면장력은 각각 24, 23 mN/m였다. 40℃의 이산화탄소 포화 흡수량은 각각 158.5 g/l, 162.7 g/l이고, 흡수 속도는 4.7 g/l/분, 4.4 g/l/분이고, 70℃의 이산화탄소 탈리량은 87.5 g/L, 89.5 g/L였다.Instead of an aqueous solution containing 55% by weight of IPAE and 100 ppm of S-141, 60% by weight and 70% by weight of IPAE were included, respectively, and 100 ppm by weight of 150 ppm by weight of Suplon S-141 as a surfactant. Except having used the aqueous solution mentioned above, it carried out similarly to Example 1, and measured the saturated absorption amount, absorption rate, calorific value, and desorption amount of carbon dioxide. The surface tension of the absorbent liquid containing surfactant was 24 and 23 mN / m, respectively. The saturated carbon dioxide uptake at 40 ° C. was 158.5 g / l and 162.7 g / l, respectively, and the absorption rates were 4.7 g / l / min and 4.4 g / l / min, and the carbon dioxide desorption at 70 ° C. was 87.5 g / L and 89.5 g, respectively. / L.

실시예Example 4 내지 6 4 to 6

알킬아미노알코올의 알킬기의 종류를 이소프로필기 대신에 노르말부틸기(n-BAE), 이소부틸기(IBAE), 노르말펜틸기(n-PEAE)로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 또한, IBAE를 사용한 실시예 5의 경우에는, 계면활성제로서 비이온성의 폴리옥시에틸렌알킬에테르인 트리톤(Triton) X를 중량 농도로 200 ppm 사용하였다. 각각의 흡수액의 표면장력은 22, 25, 23 mN/m였다.The alkyl group of the alkylaminoalcohol was prepared in the same manner as in Example 2 except that the alkyl group of the alkylaminoalcohol was changed to the normal butyl group (n-BAE), the isobutyl group (IBAE), and the normal pentyl group (n-PEAE) instead of the isopropyl group. Saturated water absorption, water absorption rate, calorific value and desorption amount were measured. In addition, in Example 5 using IBAE, 200 ppm of Triton X which is a nonionic polyoxyethylene alkyl ether was used as a surfactant by weight concentration. The surface tension of each absorbent liquid was 22, 25, 23 mN / m.

실시예Example 7, 8 7, 8

계면활성제를 S-141 100 ppm 대신에, 실시예 7에서는 양쪽성형의 서플론 S-131을, 실시예 8에서는 비이온성의 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 각각 중량 농도로 150 ppm, 250 ppm 첨가한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 각각의 표면장력은 26, 24 mN/m였다.Instead of 100 ppm of S-141, in Example 7, bisulfurized Seflon S-131 was added, and in Example 8, non-ionic polyoxyethylene alkyl ether was added in a concentration of 150 ppm and 250 ppm, respectively. In the same manner as in Example 2, the saturation absorption amount, absorption rate, calorific value and desorption amount of carbon dioxide were measured. Each surface tension was 26, 24 mN / m.

실시예Example 9 9

계면활성제의 첨가량을 100 ppm 대신에 중량 농도로 1500 ppm으로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 이 경우의 표면장력은 22 mN/m였다.Except having made the addition amount of surfactant into 1500 ppm by weight concentration instead of 100 ppm, it carried out similarly to Example 2, and measured the saturated absorption amount, absorption rate, calorific value, and desorption amount of carbon dioxide. The surface tension in this case was 22 mN / m.

실시예Example 10 10

계면활성제의 첨가량을 100 ppm 대신에 중량 농도로 20 ppm으로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 이 경우의 표면장력은 30 mN/m였다.The saturation absorption amount, absorption rate, calorific value and desorption amount of carbon dioxide were measured in the same manner as in Example 2 except that the amount of the surfactant added was 20 ppm by weight instead of 100 ppm. The surface tension in this case was 30 mN / m.

비교예Comparative example 1 내지 3 1 to 3

IPAE 55 중량%와 S-141 100 ppm을 포함하는 수용액 대신에 IPAE 30, 55, 60 중량%만을 포함하는 수용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 이 경우의 표면장력은 각각 55, 48, 40 mN/m였다. Saturated absorption amount, absorption rate, calorific value of carbon dioxide in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing only IPAE 30, 55, 60% by weight was used instead of an aqueous solution containing 55% by weight of IPAE and 100 ppm of S-141. Desorption amount was measured. The surface tensions in this case were 55, 48 and 40 mN / m, respectively.

비교예Comparative example 4 내지 6 4 to 6

계면활성제를 첨가하지 않은 수용액을 사용한 것 이외에는, 각각 실시예 4 내지 6과 동일하게 하여, 비교예 4 내지 6에 대해서 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 이 경우, 표면장력은 각각 45, 49, 43 mN/m였다.Except having used the aqueous solution which did not add surfactant, it carried out similarly to Examples 4-6, and measured the saturated absorption amount, absorption rate, calorific value, and desorption amount of carbon dioxide about Comparative Examples 4-6, respectively. In this case, the surface tensions were 45, 49, and 43 mN / m, respectively.

비교예Comparative example 7 7

IPAE 55 중량%와 S-141 100 ppm을 포함하는 수용액 대신에, IPAE 52 중량%를 포함하는 수용액에 피페라진 3 중량%를 첨가하여 아민 총 중량을 55 중량%로 한 수용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이산화탄소의 포화 흡수량, 흡수 속도, 발열량 및 탈리량의 측정을 행하였다. 피페라진은 알칸올아민류 수용액에서의 이산화탄소의 흡수에 있어서 반응 활성제로서 알려져 있고, 포화 흡수량 및 흡수 속도를 향상시키는 효과가 있는 것이다.Instead of using an aqueous solution containing 55% by weight of IPAE and 100 ppm of S-141, 3% by weight of piperazine was added to an aqueous solution containing 52% by weight of IPAE, thereby using an aqueous solution having a total weight of amine of 55% by weight. In the same manner as in Example 1, the saturated absorption amount, absorption rate, calorific value and desorption amount of carbon dioxide were measured. Piperazine is known as a reactive activator in the absorption of carbon dioxide in aqueous alkanolamine solutions, and has an effect of improving the saturated absorption amount and the absorption rate.

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 7에서 얻어진 결과를 표 1 및 2에 나타내었다. 또한, 표 중 %는 중량%를 나타낸다.The results obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 are shown in Tables 1 and 2. In addition,% in a table | surface represents weight%.

Figure pct00003
Figure pct00003

Figure pct00004
Figure pct00004

(실시예 1)(Example 1)

상기한 결과로부터, 실시예 1은 IPAE 30 중량%의 비교예 1과 비교하여 고농도화에 의해 단위 흡수액당 포화 흡수량 및 탈리량이 증대되고 있다. 또한, 계면활성제의 첨가에 의해, 흡수 속도도 4.8 g/L와 동일한 IPAE 농도의 비교예 2의 3.2 g/l보다 높아져 있어 계면활성제의 첨가에 의한 효과가 확인되었다. 또한, 비교예 1과 비교하여 이산화탄소 1몰당 발열량은 저하되고 있어 고농도에 의한 효과가 확인되었다.From the above results, in Example 1, the saturation absorption amount and the desorption amount per unit absorption liquid are increased by high concentration compared with Comparative Example 1 of IPAE 30% by weight. Moreover, by addition of surfactant, the absorption rate also became higher than 3.2 g / l of the comparative example 2 of the IPAE density | concentration same as 4.8 g / L, and the effect by the addition of surfactant was confirmed. Moreover, compared with the comparative example 1, the calorific value per mole of carbon dioxide is falling and the effect by high concentration was confirmed.

(실시예 2, 3)(Examples 2 and 3)

상기한 결과로부터, 실시예 3의 IPAE 70 중량%에서는 약간 흡수 속도가 저하되지만, 포화 흡수량 및 탈리량도 실시예 2와 비교하여 증가하고 있어 고농도화에 의한 성능 향상의 효과를 확인할 수 있었다.From the above results, the absorption rate slightly decreased at 70% by weight of IPAE of Example 3, but the saturation absorption amount and the desorption amount were also increased in comparison with Example 2, and the effect of the performance improvement due to the high concentration was confirmed.

또한, 실시예 2 및 3의 고농도화한 흡수액은 비교예 3과 비교하면 동일한 70℃에서의 탈리 조건에서의 탈리량은 많고, 흡수 및 탈리의 1 사이클당 이산화탄소의 회수가 높아져 있다. 이 결과, 회수 에너지의 감소로 연결되는 효과를 갖는다.In addition, compared with Comparative Example 3, the highly concentrated absorbent liquids of Examples 2 and 3 had a large amount of desorption under the same desorption conditions at 70 ° C., and the recovery of carbon dioxide per cycle of absorption and desorption was high. As a result, it has an effect which leads to a reduction of recovery energy.

(실시예 4 내지 6)(Examples 4 to 6)

알킬기의 탄소쇄 길이를 4, 5로 한 경우, 단위 흡수액당 포화 흡수량은 분자량의 영향으로 저하되지만, 분자량 보정을 한 아민당 흡수량의 몰 비율은 IPAE, n-BAE, IBAE, n-PEAE는 각각 0.62, 0.63, 0.62, 0.64로 거의 동일하여 이소프로필기와 동등한 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 흡수 속도 및 탈리량에 대해서도 대응하는 비교예 4 내지 6에 대하여 높은 성능을 나타내는 것이 확인되었다.When the carbon chain length of the alkyl group is 4 or 5, the saturated absorption amount per unit absorption liquid is lowered by the influence of molecular weight, but the molar ratio of the absorption amount per amine with molecular weight correction is IPAE, n-BAE, IBAE, and n-PEAE, respectively. 0.62, 0.63, 0.62, and 0.64 were almost the same, and it turned out that the effect equivalent to an isopropyl group is obtained. Moreover, it was confirmed that high performance was shown also with respect to the comparative example 4 thru | or 6 which correspond also about a water absorption rate and a desorption amount.

(실시예 7, 8)(Example 7, 8)

실시예 2(서플론 S-141)와 비교하면, 포화 흡수량은 약간 저하되지만, 흡수 속도 및 탈리량은 거의 동일하고, S-141과 동등한 효과를 나타낸다. 또한, 발열량도 실시예 2와 동등한 수준이며 특별히 높아지는 것도 관찰되지 않았다.Compared with Example 2 (Suplon S-141), the saturated water absorption is slightly lowered, but the absorption rate and the amount of desorption are almost the same, and have an effect equivalent to that of S-141. In addition, the calorific value was also at the same level as in Example 2, and no particular increase was observed.

(실시예 9)(Example 9)

실시예 2와 비교하면, 포화 흡수량 및 흡수 속도는 약간 저하되지만, 계면활성제를 첨가하지 않은 비교예 3보다는 높은 성능을 나타내고 있어, 효과는 확인할 수 있었다. 그러나, 본 첨가량에서는 이산화탄소의 흡수의 진행에 따라 발포가 관찰되어 조작성 측면에서는, 첨가량을 이 이상 증가시키는 것은 어렵다는 결과가 나왔다.Compared with Example 2, although the saturation absorption amount and absorption rate slightly decreased, they exhibited higher performance than Comparative Example 3 without adding a surfactant, and the effect was confirmed. However, in this addition amount, foaming was observed with the progress of absorption of carbon dioxide, and from the viewpoint of operability, it was difficult to increase the addition amount more than this.

(실시예 10)(Example 10)

실시예 2와 비교하면, 포화 흡수량 및 흡수 속도는 약간 저하되지만, 계면활성제를 첨가하지 않은 비교예 3보다는 높은 성능을 나타내고 있어, 효과는 확인할 수 있었다.Compared with Example 2, although the saturation absorption amount and absorption rate slightly decreased, they exhibited higher performance than Comparative Example 3 without adding a surfactant, and the effect was confirmed.

(비교예 1 내지 3)(Comparative Examples 1 to 3)

저농도의 30 중량%에서는 흡수 속도는 빠르지만, 60 중량%에서는 흡수 속도의 대폭적인 저하가 관찰되어 결과적으로 포화 흡수량 및 탈리량이 모두 낮은 값을 나타내는 것을 알 수 있어, 단순한 고농도화에서는 흡수액의 성능 향상은 어렵다는 것을 알 수 있다.At a low concentration of 30% by weight, the absorption rate is high, but at 60% by weight, a significant decrease in the absorption rate is observed. As a result, it is understood that both the saturated absorption amount and the desorption amount have low values. Is difficult.

(비교예 4 내지 6)(Comparative Examples 4 to 6)

비교예 4 내지 6은 실시예 4 내지 6에 대응하는 흡수액으로 계면활성제를 첨가하지 않은 조건이지만, 포화 흡수량, 흡수 속도 및 탈리량에 있어서 대응하는 실시예에 비하여 떨어져 있다. 이러한 것으로부터 IPAE 이외의 힌더드 아민에서도 계면활성제의 첨가 효과가 관찰되었다.Comparative Examples 4 to 6 are conditions under which no surfactant is added to the absorbent liquids corresponding to Examples 4 to 6, but are separated from the corresponding examples in terms of saturated absorption amount, absorption rate and desorption amount. From this, the addition effect of surfactant was observed also in hindered amine other than IPAE.

(비교예 7)(Comparative Example 7)

상기한 결과로부터, 비교예 2와의 비교보다 반응 활성제의 첨가에 의해 IPAE 단독에서의 수용액보다 포화 흡수량 및 흡수 속도는 향상 효과가 보이지만, 25℃에서의 표면장력은 45 mN/m이고 반응 활성제의 첨가 효과는 표면장력의 저하에 의한 효과와는 별도의 효과라 할 수 있다. 한편, 피페라진과 같은 반응 활성제를 포함하는 흡수액에서는 발열량은 높아져 있어, 이산화탄소의 회수 에너지의 감소로는 이어지지 않고, 상기 실시예에 의한 방법이 포화 흡수량, 반응 속도, 발열량 및 탈리량의 모든 점에서 유리하다는 것을 알 수 있었다.From the above results, the addition of the reactive activator showed an improvement in the saturated absorption amount and the absorption rate than the aqueous solution in IPAE alone, compared with the comparative example 2, but the surface tension at 25 ° C. was 45 mN / m and the addition of the reactive activator. The effect can be said to be a separate effect from the effect by the lowering of the surface tension. On the other hand, in the absorbent liquid containing a reactive activator such as piperazine, the calorific value is increased, which does not lead to a decrease in the recovery energy of carbon dioxide. It was found to be advantageous.

Claims (7)

이산화탄소를 포함하는 가스로부터 이산화탄소를 흡수 및 회수하기 위한 수용액으로서, 화학식 1로 표시되는 제2급 아민 화합물 50 내지 70 중량% 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용액.
<화학식 1>
Figure pct00005

(식 중, R은 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타냄)
An aqueous solution for absorbing and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, comprising 50 to 70% by weight of a secondary amine compound represented by the formula (1) and a surfactant.
&Lt; Formula 1 >
Figure pct00005

(Wherein R represents a linear or branched alkyl group having 3 to 5 carbon atoms)
제1항에 있어서, 상기 계면활성제의 중량 농도가 10 내지 1500 ppm인 것을 특징으로 하는 수용액. The aqueous solution according to claim 1, wherein the weight concentration of the surfactant is 10 to 1500 ppm. 제1항에 있어서, R이 이소프로필기 또는 n-부틸기이고, 상기 계면활성제가 비이온형의 퍼플루오로알킬기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 수용액. The aqueous solution according to claim 1, wherein R is an isopropyl group or an n-butyl group, and the surfactant is a compound having a nonionic perfluoroalkyl group. 제1항에 있어서, R이 이소프로필기 또는 n-부틸기이고, 상기 계면활성제가 양쪽성형의 퍼플루오로알킬기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 수용액. The aqueous solution according to claim 1, wherein R is an isopropyl group or n-butyl group, and the surfactant is a compound having an amphoteric perfluoroalkyl group. 제1항에 있어서, R이 이소프로필기 또는 n-부틸기이고, 상기 계면활성제가 비이온형의 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 화합물인 것을 특징으로 하는 수용액. The aqueous solution according to claim 1, wherein R is an isopropyl group or n-butyl group, and the surfactant is a nonionic polyoxyethylene alkyl ether compound. 제1항에 있어서, 25℃에서의 표면장력이 30 mN/m 이하인 것을 특징으로 하는 수용액. The aqueous solution according to claim 1, wherein the surface tension at 25 ° C is 30 mN / m or less. (1) 제1항에 기재된 수용액을 이산화탄소를 포함하는 가스와 접촉시켜 가스로부터 이산화탄소를 흡수하는 공정, 및
(2) 상기 (1)에서 얻어진 이산화탄소가 흡수된 수용액을 가열하여 이산화탄소를 탈리하고 회수하는 공정
을 포함하는 이산화탄소의 흡수 및 회수 방법.
(1) contacting the aqueous solution of paragraph 1 with a gas containing carbon dioxide to absorb carbon dioxide from the gas, and
(2) A step of desorption and recovery of carbon dioxide by heating the aqueous solution absorbed in carbon dioxide obtained in the above (1)
Carbon dioxide absorption and recovery method comprising a.
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